摘要

運動底盤是移動機器人的重要組成部分，不像激光雷達、IMU、麥克風、音響、攝像頭這些通用部件可以直接買到，很難買到通用的底盤。一方面是因為底盤的尺寸結構和參數是要與具體機器人匹配的；另一方面是因為底盤包含軟硬件整套解決方案，是很多機器人公司的核心技術，一般不會隨便公開。出於強烈的求知欲與學習熱情，我想自己DIY一整套兩輪差分底盤，並且將完整的設計過程公開出去供大家學習。說干就干，本章節主要內容：

1.stm32主控硬件設計

2.stm32主控軟件設計

3.底盤通信協議

4.底盤ROS驅動開發

5.底盤PID控制參數整定

6.底盤里程計標

機器人底盤運行的精度是衡量底盤的重要指標。底盤精度受里程計的走直線誤差和轉角誤差影響。因此，需要對里程計的走直線和轉角進行標定，盡量減小誤差。miiboo機器人底盤的ROS驅動中已經寫好了相應的標定程序，跟里程計標定有關的文件主要有：

.../miiboo_bringup/launch/check_linear.launch為里程計走直線標定啟動文件

.../miiboo_bringup/launch/check_angular.launch為里程計轉角標定啟動文件

.../miiboo_bringup/launch/minimal.launch為設置標定參數及底盤控制啟動文件

下面是標定步驟過程。

第一步：

打開終端，給標定腳本賦予可執行權限

cd miiboo_bringup/scripts/
sudo chmod +x ./*

第二步：

連接好底盤DATA-uart2串口，啟動底盤

roslaunch miiboo_bringup minimal.launch

第三步：

設定前進1米的目標，對走直線進行標定

roslaunch miiboo_bringup check_linear.launch

測量底盤停止時實際走的直線距離M，按下面的規則調整里程計直線參數speed_ratio

如果M > 1米，增大speed_ratio

如果M < 1米，減小speed_ratio

里程計的參數存放在miiboo_bringup/launch/minimal.launch文件中，如圖53所示。

（圖53）里程計待標定參數

修改好參數后，需要保存，然后重新啟動一下底盤節點，這樣參數才能生效。

roslaunch miiboo_bringup minimal.launch

重復第三步的操作，直到走直線的誤差達到我們能接受的范圍（比如1%的誤差），則進入下一步。

第四步：

設定旋轉360度的目標，對轉角進行標定

roslaunch miiboo_bringup check_angular.launch

測量底盤停止旋轉時實際轉過的角度A，按下面的規則調整里程計轉角參數wheel_distance

如果A > 360度，減小wheel_distance

如果A < 360度，增大wheel_distance

上面已經講過，里程計的參數存放在miiboo_bringup/launch/minimal.launch文件中，如圖53所示。

修改好參數后，需要保存，然后重新啟動一下底盤節點，這樣參數才能生效。

roslaunch miiboo_bringup minimal.launch

重復第四步的操作，直到走轉角的誤差達到我們能接受的范圍（比如1%的誤差），則標定完成。

當然，有興趣的朋友可以閱讀miiboo_bringup/scripts/中的標定腳本源碼，結合航跡推演算法，理解里程計標定的整個原理。其實wheel_distance這個參數是編碼脈沖值與電機輪胎位移值的一個比例系數，簡單點說就是電機轉過一個編碼脈沖，這個時候電機輪胎走過多少距離；wheel_distance這個參數是左右兩個輪子的間距。有了這個認識后，我們可以在這兩個參數的理論值附近對參數進行微調，標定起來會更快。